JP2001042262A - 光サーキュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光進行方向に対して分割される構成部分が少
なく、薄い複屈折結晶偏光分離素子を適用し得る小型で
低価格な光サーキュレータを提供すること。 【解決手段】 この光サーキュレータは、平行平板の光
学素子を組み合わせ、複数の光入出射ポートのうちの奇
数番目の１つから見て一方向とする光進行方向に対し、
複屈折結晶偏光分離素子１と、４５度ファラデー回転子
７と、１／２波長板９と、素子１で分離された偏光成分
が別々に入出射すると共に、互いに偏光分離方向が反対
な一対で接合された複屈折結晶偏光分離素子２，３と、
素子２，３と偏光分離方向が直交する複屈折結晶偏光分
離素子４と、素子４と偏光分離方向が反対向きの複屈折
結晶偏光分離素子５と、４５度ファラデー回転子８と、
１／２波長板１０と、複屈折結晶偏光分離素子６とをこ
の順で配備して成り、素子１側に奇数番目、素子６側に
偶数番目の光入出射ポートを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として光通信関
連で光信号の経路の整理に用いられる光受動部品である
光サーキュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光サーキュレータでは、
少なくとも複屈折結晶偏光分離素子，非相反性偏光面回
転子，及び相反性偏光面回転子を含む平行平板の光学素
子を組み合わせた構成のものが使用されている。

【０００３】例えば日本国特許第２５３９５６３号に記
載された光サーキュレータの場合、相反性偏光面回転子
として１／２波長板を用いており、その動作原理は、１
／２波長板の光進行方向に対して２分割され、互いの相
対的な光軸の角度が４５度の関係を持ち、複屈折結晶偏
光分離素子で分離された互いに垂直な偏光面を持つ光を
別々の１／２波長板に入射し、その偏光面を揃えて複屈
折結晶偏光分離素子で分離された２つの光を同じ方向に
移動させ、更に、互いの相対的な光軸の角度が４５度の
関係を持ち、複屈折結晶偏光分離素子で分離された互い
に垂直な偏光面を持つ光を別々の１／２波長板に入射
し、その偏光面を互いに垂直にし、再度複屈折結晶偏光
分離素子で合成するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した光サーキュレ
ータの場合、光進行方向に２分割以上に分割された構成
を少なくとも２つ必要としており、分割された境目が大
きくずれると境目にビームが当たって損失及びアイソレ
ーション劣化を起こす恐れがあるため、これを回するた
めには複屈折結晶偏光分離素子を厚くしなければならな
いが、こうした構成では光サーキュレータ全体の小型化
や低価格化の具現にとって大きな障害となるという問題
がある。更に、通信に用いられる波長１．５５μｍで最
も多く用いられる１／２波長板は、厚さ約９２μｍであ
るが、この厚さのものを高精度に並べることが困難であ
るため、実際には代替えとして厚さ約２７６μｍの３／
２波長板を用いることが多い。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、光進行方向に対し
て分割される構成部分を極力少なくして薄い複屈折結晶
偏光分離素子の適用、並びに全体の小型化や低価格化を
具現し得る光サーキュレータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
光入出射ポートを持つと共に、それぞれ複数の複屈折結
晶偏光分離素子，非相反性偏光面回転子，並びに相反性
偏光面回転子を組み合わせて構成される光サーキュレー
タにおいて、複屈折結晶偏光分離素子として少なくとも
６つのものと、非相反性偏光面回転子として少なくとも
２つの４５度ファラデー回転子と、相反性偏光面回転子
として少なくとも２つの波長板とを組み合わせて成る光
学素子部を有する光サーキュレータが得られる。

【０００７】一方、本発明によれば、上記光サーキュレ
ータにおいて、光学素子部は、光学素子部は、複数の光
入出射ポートのうちの１つから見て一方向とする光進行
方向に対し、第１の複屈折結晶偏光分離素子と、第１の
４５度ファラデー回転子と、第１の１／２波長板と、第
１の複屈折結晶偏光分離素子で分離された偏光成分がそ
れぞれ別々に入出射すると共に、互いに偏光分離方向が
反対になるように一対で接合された第２の複屈折結晶偏
光分離素子並びに第３の複屈折結晶偏光分離素子と、第
２の複屈折結晶偏光分離素子並びに第３の複屈折結晶偏
光分離素子と偏光分離方向が直交する第４の複屈折結晶
偏光分離素子と、第４の複屈折結晶偏光分離素子と偏光
分離方向が反対向きの第５の複屈折結晶偏光分離素子
と、第２の４５度ファラデー回転子と、第２の１／２波
長板と、第６の複屈折結晶偏光分離素子とをこの順で配
備して成る光サーキュレータが得られる。

【０００８】他方、本発明によれば、上記光サーキュレ
ータにおいて、光学素子部は、光学素子部は、複数の光
入出射ポートのうちの１つから見て一方向とする光進行
方向に対し、第１の複屈折結晶偏光分離素子と、第１の
１／２波長板と、第１の４５度ファラデー回転子と、第
１の複屈折結晶偏光分離素子で分離された偏光成分がそ
れぞれ別々に入出射すると共に、互いに偏光分離方向が
反対になるように一対で接合された第２の複屈折結晶偏
光分離素子並びに第３の複屈折結晶偏光分離素子と、第
２の複屈折結晶偏光分離素子並びに第３の複屈折結晶偏
光分離素子と偏光分離方向が直交する第４の複屈折結晶
偏光分離素子と、第４の複屈折結晶偏光分離素子と偏光
分離方向が反対向きの第５の複屈折結晶偏光分離素子
と、第２の１／２波長板と、第２の４５度ファラデー回
転子と、第６の複屈折結晶偏光分離素子とをこの順で配
備して成る光サーキュレータが得られる。

【０００９】又、本発明によれば、上記何れかの光サー
キュレータにおいて、光学素子部は、第２の複屈折結晶
偏光分離素子並びに第３の複屈折結晶偏光分離素子の配
置順を第４の複屈折結晶偏光分離素子と第５の複屈折結
晶偏光分離素子との間に入れ替えて配備して成る光サー
キュレータが得られる。

【００１０】これらの何れか一つの光サーキュレータに
おいて、第１乃至第６の複屈折結晶偏光分離素子と、第
１の４５度ファラデー回転子及び第２の４５度ファラデ
ー回転子と、第１の１／２波長板及び第２の１／２波長
板とは、何れも平行平板から成り、更に、第１の複屈折
結晶偏光分離素子及び第６の複屈折結晶偏光分離素子の
厚さ、第２の複屈折結晶偏光分離素子及び第３の複屈折
結晶偏光分離素子の厚さ、並びに第４の複屈折結晶偏光
分離素子及び第５の複屈折結晶偏光分離素子の厚さはそ
れぞれほぼ同じであり、且つ該第１の複屈折結晶偏光分
離素子又は該第６の複屈折結晶偏光分離素子の厚さと該
第２の複屈折結晶偏光分離素子又は該第３の複屈折結晶
偏光分離素子の厚さとの比がほぼ１：２×ｓｉｎθ（但
し、θを０度＜θ＜９０度とする）であり、該第２の複
屈折結晶偏光分離素子又は該第３の複屈折結晶偏光分離
素子の厚さと該第４の複屈折結晶偏光分離素子又は該第
５の複屈折結晶偏光分離素子の厚さとの比がほぼ１：２
であることは好ましい。

【００１１】又、本発明によれば、上記何れか一つの光
サーキュレータにおいて、第１の４５度ファラデー回転
子及び第２の４５度ファラデー回転子のファラデー回転
方向が互いに同じ向きであり、第１の複屈折結晶偏光分
離素子及び第６の複屈折結晶偏光分離素子の偏光分離方
向が約２θ（但し、θを０度＜θ＜９０度とする）異な
る向きであり、第１の複屈折結晶偏光分離素子及び第２
の複屈折結晶偏光分離素子又は第３の複屈折結晶偏光分
離素子の偏光分離方向が約（９０−θ）度異なる向きで
あり、第２の複屈折結晶偏光分離素子又は第３の複屈折
結晶偏光分離素子及び第４の複屈折結晶偏光分離素子の
偏光分離方向が約９０度異なる向きであり、第４の複屈
折結晶偏光分離素子及び第５の複屈折結晶偏光分離素子
の偏光分離方向が約１８０度異なる向きである光サーキ
ュレータが得られる。

【００１２】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
光サーキュレータにおいて、第１の１／２波長板及び第
２の１／２波長板は、光軸（ｃ軸）の角度が互いに（θ
±２２．５×ｎ：但し、ｎを整数とする）度である光サ
ーキュレータが得られる。

【００１３】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の光サーキュレータにおいて、第１の４５度ファラデー
回転子及び第２の４５度ファラデー回転子は、角型ヒス
テリシスカーブを持つ硬磁性ガーネットから成る光サー
キュレータが得られる。

【００１４】又、本発明によれば、上記何れか一つの光
サーキュレータにおいて、光学素子部における複数の光
入出射ポートに光学的レンズと光ファイバとを配備した
光サーキュレータが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に幾つかの実施例を挙げ、本
発明の光サーキュレータについて、図面を参照して詳細
に説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施例１に係る光サーキ
ュレータの基本構成並びに簡易な機能を示した斜視図で
ある。但し、図１中の各光学素子には複数の光入出射ポ
ートのうちの奇数番目の光入出射ポートから入射した透
過光の異常光線成分に関する偏光分離方向、並びにファ
ラデー回転の向きが示されている。

【００１７】この光サーキュレータは、複数の光入出射
ポートを持つと共に、それぞれ複数の複屈折結晶偏光分
離素子，非相反性偏光面回転子，並びに相反性偏光面回
転子を組み合わせて構成され、基本的には複屈折結晶偏
光分離素子として少なくとも６つのものと、非相反性偏
光面回転子として少なくとも２つの４５度ファラデー回
転子と、相反性偏光面回転子として少なくとも２つの波
長板との平行平板を組み合わせて成る光学素子部を有し
ている。

【００１８】具体的に言えば、光学素子部は、各光入出
射ポートのうちの奇数番目の１つから見て一方向とする
光進行方向に対し、第１の複屈折結晶偏光分離素子１
と、第１の４５度ファラデー回転子７と、第１の１／２
波長板９と、第１の複屈折結晶偏光分離素子１で分離さ
れた偏光成分がそれぞれ別々に入出射すると共に、互い
に偏光分離方向が反対になるように一対で接合された第
２の複屈折結晶偏光分離素子２並びに第３の複屈折結晶
偏光分離素子３と、第２の複屈折結晶偏光分離素子２並
びに第３の複屈折結晶偏光分離素子３と偏光分離方向が
直交する第４の複屈折結晶偏光分離素子４と、第４の複
屈折結晶偏光分離素子４と偏光分離方向が反対向きの第
５の複屈折結晶偏光分離素子５と、第２の４５度ファラ
デー回転子８と、第２の１／２波長板１０と、第６の複
屈折結晶偏光分離素子６とをこの順で配備して成る。即
ち、この光学素子部では、第１の複屈折結晶偏光分離素
子１側に奇数番目の光入出射ポートを有し、第６の複屈
折結晶偏光分離素子６側に偶数番目の光入出射ポートを
有して成る。

【００１９】このうち、各複屈折結晶偏光分離素子１〜
６は何れもルチル単結晶から成り、矢印で示される磁界
Ｈとほぼ平行な方向に進行する光（透過光）の偏光分離
方向（奇数番目の光入出射ポートから見た異常光線成分
の偏光分離方向）を有し、更に、第２の複屈折結晶偏光
分離素子２及び第３の複屈折結晶偏光分離素子３はオプ
ティカルコンタクトを用いてほぼ同じ面積及び幅の光学
面を持つ２つのルチル単結晶間を固定して成ると共に、
第１の複屈折結晶偏光分離素子１又は第６の複屈折結晶
偏光分離素子６で分離された偏光成分を一対のルチル単
結晶にそれぞれ別々に入出射する。第１の複屈折結晶偏
光分離素子１及び第６の複屈折結晶偏光分離素子６は厚
さ１６５８μｍ、第２の複屈折結晶偏光分離素子２及び
第３の複屈折結晶偏光分離素子３は厚さ１２６９μｍ、
第４の複屈折結晶偏光分離素子４及び第５の複屈折結晶
偏光分離素子５は厚さ６５３μｍであり、これらの厚さ
の比はそれぞれほぼ１：２×ｓｉｎ（π／８＝２２．５
度）：ｓｉｎ（π／８＝２２．５度）となっている。更
に、第１の複屈折結晶偏光分離素子１及び第６の複屈折
結晶偏光分離素子６の偏光分離方向が約４５度異なる向
きであり、第１の複屈折結晶偏光分離素子１及び第２の
複屈折結晶偏光分離素子２又は第３の複屈折結晶偏光分
離素子３の偏光分離方向が約６７．５度異なる向きであ
り、第２の複屈折結晶偏光分離素子２又は第３の複屈折
結晶偏光分離素子３及び第４の複屈折結晶偏光分離素子
４の偏光分離方向が約９０度異なる向きであり、第４の
複屈折結晶偏光分離素子４及び第５の複屈折結晶偏光分
離素子５の偏光分離方向が約１８０度異なる向きとなっ
ている。

【００２０】第１の４５度ファラデー回転子７及び第２
の４５度ファラデー回転子８は、飽和磁化が約２５０Ｏ
ｅ（エールステッド）のビスマス置換ガドリニウム鉄ガ
ーネット（ＧａＢｉ）₃ （ＦｅＡｌ）₅ Ｏ₁₂から成り、
それぞれ矢印で示される同じファラデー回転方向に向か
って４５度偏光面を回転させる。第１の１／２波長板９
及び第２の１／２波長板１０は、水晶板から成ると共
に、光軸（ｃ軸）が互いに成す角度が２２．５度となっ
ている。

【００２１】図２は、この光サーキュレータの光学素子
部における奇数番目の光入出射ポートから見た偏光状態
として偏光面並びに光の挙動を示したもので、同図
（ａ）は各光学素子における異常光線成分の偏光分離方
向，波長板の光軸（ｃ軸）方向，並びにファラデー回転
の向きに関するもの，同図（ｂ）は第１の光入出射ポー
トＰ１から第２の光入出射ポートＰ２へ光が進行する場
合の各光学素子における透過前後の偏光成分の光学面内
での位置並びに偏光状態に関するもの，同図（ｃ）は第
２の光入出射ポートＰ２から第３の光入出射ポートＰ３
へ光が進行する場合の各光学素子における透過前後の偏
光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に関するも
の，同図（ｄ）は第３の光入出射ポートＰ３から第４の
光入出射ポートＰ４へ光が進行する場合の各光学素子に
おける透過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏
光状態に関するものである。

【００２２】ここでは、表記を簡単にするために一例と
してθ＝２２．５度としているが、図２（ｂ）〜図２
（ｄ）を参照すれば、光入出射ポート間の光の進行方向
Ｍを簡単に表わすと、第１の光入出射ポートＰ１→第２
の光入出射ポートＰ２→第３の光入出射ポートＰ３→第
４の光入出射ポートＰ４→…となっており、何れの偏光
成分も１点に集光して偏光無依存型として動作すること
が判る。

【００２３】図３は、この光サーキュレータの光学素子
部におけるθ＝２２．５度とした場合の奇数番目の光入
出射ポート側（例えば第１の複屈折結晶偏光分離素子
１）から見た各偏光成分のビームシフトの様子を示した
もので、同図（ａ）は光入出射ポートＰ１，Ｐ２を含む
各偏光成分のビームシフトの一例に関するもの，同図
（ｂ）は光入出射ポートＰ２，Ｐ３を含む各偏光成分の
ビームシフトの他例に関するもの，同図（ｃ）は光入出
射ポートＰ３，Ｐ４を含む各偏光成分のビームシフトの
別例に関するものである。尚、図３（ｂ）〜（ｄ）中で
実線で示される成分は複屈折結晶偏光分離素子１におけ
る異常光線成分であり、点線で示される成分は常光線成
分である。

【００２４】ここで、図３（ａ）を参照すれば、奇数番
目のポートから偶数番目のポートの場合であり、光入出
射ポートＰ１からの入射光は、第１の複屈折結晶偏光分
離素子１における異常光線成分が常光線成分よりも第２
の複屈折結晶偏光分離素子２による偏光分離の距離に相
当する光路長の分だけ多くなった光路長を経て光入出射
ポートＰ２から出射していることが判る。又、図３
（ｂ）を参照すれば、偶数番目のポートから奇数番目の
ポートの場合であり、光入出射ポートＰ２からの入射光
は、第６の複屈折結晶偏光分離素子６における異常光線
成分が常光線成分よりも第３の複屈折結晶偏光分離素子
３による偏光分離の距離に相当する光路長の分だけ多く
なった光路長を経て光入出射ポートＰ３から出射してい
ることが判る。更に、図３（ｃ）を参照すれば、奇数番
目のポートから偶数番目のポートの場合として、光入出
射ポートＰ３からの入射光は、光入出射ポートＰ１から
光入出射ポートＰ２に進行する場合と同じ振る舞いをし
て光入出射ポートＰ４から出射することが判る。

【００２５】即ち、この光学素子部では、何れの光入出
射ポートＰ１〜Ｐ４からの光においても、直交する何れ
の偏光成分も同じ光学的な距離を透過し、偏波分散（Ｐ
ｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉ
ｏｎ／ＰＭＤ）が発生しないため、各光学素子（光学結
晶）のサイズが許す限りでは任意に光入出射ポートの数
を設定できること、並びに各光学素子の厚さ精度が良
く、且つ複屈折結晶偏光分離素子間の偏光分離方向の関
係が正確であれば、偏光依存性の損失（Ｐｏｌａｒｉｚ
ａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓ／ＰＤＬ）
が発生しないことが判る。

【００２６】この光サーキュレータの場合、ファラデー
回転子を２枚使用した２段構成の光アイソレータと同様
に、中心波長において５５ｄＢ以上のアイソレーション
特性が得られる。又、ファラデー回転子である第１の４
５度ファラデー回転子７と第２の４５度ファラデー回転
子８とにおいて、ビスマス置換ガドリウム鉄ガーネット
の厚さを多少ずらし、ファラデー回転角が或る波長で４
４．５度，４５．５度となるようにすれば、中心波長の
アイソレーション特性が幾分劣化するものの、一層広帯
域なアイソレータとして動作する。

【００２７】ところで、上述した光サーキュレータの場
合、光学素子部の各光学素子における光学的条件を変え
たり、或いは各光学素子の配置を変えても同等な機能を
得ることができる。

【００２８】図４は、実施例１の光サーキュレータの光
学素子部における各光学素子の配置及び光学的条件を変
えた実施例２の光サーキュレータの光学素子部における
奇数番目の光入出射ポートから見た偏光状態として偏光
面並びに光の挙動を示したもので、同図（ａ）は各光学
素子における異常光線成分の偏光分離方向，波長板の光
軸（ｃ軸）方向，並びにファラデー回転の向きに関する
もの，同図（ｂ）は第１の光入出射ポートＰ１から第２
の光入出射ポートＰ２へ光が進行する場合の各光学素子
における透過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに
偏光状態に関するもの，同図（ｃ）は第２の光入出射ポ
ートＰ２から第３の光入出射ポートＰ３へ光が進行する
場合の各光学素子における透過前後の偏光成分の光学面
内での位置並びに偏光状態に関するもの，同図（ｄ）は
第３の光入出射ポートＰ３から第４の光入出射ポートＰ
４へ光が進行する場合の各光学素子における透過前後の
偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に関するも
のである。

【００２９】この光サーキュレータでは、光学素子部を
各光入出射ポートのうちの奇数番目の１つから見て一方
向とする光進行方向に対し、第１の複屈折結晶偏光分離
素子１と、第１の１／２波長板９′と、第１の４５度フ
ァラデー回転子７と、第１の複屈折結晶偏光分離素子１
で分離された偏光成分がそれぞれ別々に入出射すると共
に、互いに偏光分離方向が反対になるように一対で接合
された第２の複屈折結晶偏光分離素子２並びに第３の複
屈折結晶偏光分離素子３と、第２の複屈折結晶偏光分離
素子２並びに第３の複屈折結晶偏光分離素子３と偏光分
離方向が直交する第４の複屈折結晶偏光分離素子４と、
第４の複屈折結晶偏光分離素子４と偏光分離方向が反対
向きの第５の複屈折結晶偏光分離素子５と、第２の１／
２波長板１０′と、第２の４５度ファラデー回転子８
と、第６の複屈折結晶偏光分離素子６とをこの順で配備
した構成としている。

【００３０】この光サーキュレータにおける光学素子部
の場合、一実施例のものと比べて第１の４５度ファラデ
ー回転子７及び第１の１／２波長板９′と、第２の４５
度ファラデー回転子８及び第２の１／２波長板１０′と
の配置を入れ替え、第１の１／２波長板９′及び第２の
１／２波長板１０′の互いに光軸（ｃ軸）の成す角度を
６７．５度（２２．５度の３倍）とした点のみが相違し
ている。

【００３１】この光サーキュレータにおいても、光学素
子部における各偏光成分のビームシフトは図３（ａ）〜
（ｃ）に示したものと同様になり、実施例１の光サーキ
ュレータの場合と同等な性能が得られる。

【００３２】図５は、上述した実施例２の光サーキュレ
ータを製品用に組み立てた場合の光学素子部の各光学素
子と各部品との配置構成を示した側面図である。

【００３３】ここでは、有機接着剤により実施例２の光
学素子部を固定して光学結晶スタック１１とすると共
に、第１の４５度ファラデー回転子７及び第２の４５度
ファラデー回転子８の周囲にＳｍＣｏ製マグネット１２
を配備している。即ち、ここでのＳｍＣｏ製マグネット
１２は、第１の４５度ファラデー回転子７及び第２の４
５度ファラデー回転子８に対する磁界印加手段として配
備されている。尚、ＳｍＣｏ製マグネット１２の長さ
は、第１の４５度ファラデー回転子７及び第２の４５度
ファラデー回転子８に対して光の進行方向とほぼ平行な
方向に磁界Ｈを印加できると共に、第１の４５度ファラ
デー回転子７及び第２の４５度ファラデー回転子８の材
質であるビスマス置換ガドリニウム鉄ガーネットを透過
した後の楕円率が殆ど劣化しない程度に設定する。

【００３４】図６は、この光サーキュレータの製品本体
を用いて構成した光学系装置の一例に係る基本構成を示
したものである。この光学系装置では、２芯型ＴＥＣフ
ァイバ１４，ＳｍＣｏ製マグネット１２が配備された光
学結晶スタック１１，レンズ１３，及び１芯型ＴＥＣフ
ァイバ１５をこの順で配備し、且つ光学結晶スタック１
１の光学面を光進行方向に対して４度程度傾けて反射減
衰量を確保し、３ポート型の光サーキュレータとして動
作するように構成している。

【００３５】この光学系装置の場合、光学面が分割され
た構造が光学結晶スタック１１の第２の複屈折結晶偏光
分離素子２及び第３の複屈折結晶偏光分離素子３におけ
る１つだけであり、分割面（ルチル接合面）に光が衝突
するような恐れが少ないものとなっている。

【００３６】図７は、この光サーキュレータの製品本体
を用いて構成した光学系装置の他例に係る基本構成を示
したものである。この光学系装置では、２芯型ＴＥＣフ
ァイバ１８，レンズ１６，ＳｍＣｏ製マグネット１２が
配備された光学結晶スタック１１，レンズ１７，及び２
芯型ＴＥＣファイバ１９をこの順で配備し、且つ光学結
晶スタック１１の光学面を光進行方向に対して４度程度
傾けて反射減衰量を確保し、４ポート型の光サーキュレ
ータとして動作するように構成している。

【００３７】この光学系装置の場合も、光学面が分割さ
れた構造が光学結晶スタック１１の第２の複屈折結晶偏
光分離素子２及び第３の複屈折結晶偏光分離素子３にお
ける１つだけであり、分割面（ルチル接合面）に光が衝
突するような恐れが少ないものとなっている。

【００３８】何れにしても、こうした光学系装置では、
単純な構成で高特性の光サーキュレータを具現できる
が、更に図６に示したレンズ１３及びＳｍＣｏ製マグネ
ット１２が配備された光学結晶スタック１１や、図７に
示したレンズ１６，１７及びＳｍＣｏ製マグネット１２
が配備された光学結晶スタック１１をホルダ収容する構
成とすることにより、実際の光サーキュレータの完成製
品としての使用形態が出来上がることになる。

【００３９】尚、上述した各実施例の光学素子部では、
１／２波長板９，１０，９′，１０′を用いた場合を説
明したが、これらに代えて３／２波長板等の多数次モー
ドの波長板又は旋光子を適用することも可能である。

【００４０】ところで、上述した各実施例の光学素子部
における各光学素子の配置は、更に別な形態にすること
もできる。

【００４１】図８は、実施例１の光サーキュレータの光
学素子部における各光学素子の配置を変えた実施例３の
光サーキュレータの光学素子部における奇数番目の光入
出射ポートから見た偏光状態として偏光面並びに光の挙
動を示したもので、同図（ａ）は各光学素子における異
常光線成分の偏光分離方向，波長板の光軸（ｃ軸）方
向，並びにファラデー回転の向きに関するもの，同図
（ｂ）は第１の光入出射ポートＰ１から第２の光入出射
ポートＰ２へ光が進行する場合の各光学素子における透
過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に
関するもの，同図（ｃ）は第２の光入出射ポートＰ２か
ら第３の光入出射ポートＰ３へ光が進行する場合の各光
学素子における透過前後の偏光成分の光学面内での位置
並びに偏光状態に関するもの，同図（ｄ）は第３の光入
出射ポートＰ３から第４の光入出射ポートＰ４へ光が進
行する場合の各光学素子における透過前後の偏光成分の
光学面内での位置並びに偏光状態に関するものである。

【００４２】この光サーキュレータにおける光学素子部
の場合、実施例１のものと比べ、第４の複屈折結晶偏光
分離素子４を第２の複屈折結晶偏光分離素子２並びに第
３の複屈折結晶偏光分離素子３より奇数番目の光入出射
ポートに近く配備した点、即ち、第４の複屈折結晶偏光
分離素子４と第２の複屈折結晶偏光分離素子２並びに第
３の複屈折結晶偏光分離素子３との配置を入れ替え、第
４の複屈折結晶偏光分離素子４と第５の複屈折結晶偏光
分離素子５との間に第２の複屈折結晶偏光分離素子２並
びに第３の複屈折結晶偏光分離素子３が配備されるよう
にした点が相違している。又、ここでは、第１の４５度
ファラデー回転子７及び第２の４５度ファラデー回転子
８の材料として、角型ヒステリシスカーブを持つ硬磁性
ガーネットであるＥｕ_0.9 Ｈｏ_1.1 Ｂｉ_1.0 Ｆｅ_4.8 Ｇ
ａ_0.8 Ｏ₁₂を用いている。こうした角型ヒステリシスカ
ーブを持つ硬磁性ガーネットを着磁することにより、光
サーキュレータを製品用に組み立てる場合、図５に示し
たような外部磁界印加手段であるＳｍＣｏ製マグネット
１２を省略することができる。従って、この光学素子部
を用いた光サーキュレータは、製品化に際して小型化や
低価格化の面で有利なものとなる。

【００４３】この光サーキュレータにおいても、光学素
子部における各偏光成分のビームシフトは図３（ａ）〜
（ｃ）に示したものと同様になり、実施例１の光サーキ
ュレータの場合と同等な性能が得られる。

【００４４】図９は、この光サーキュレータを製品用に
組み立てた場合の光学素子部を用いて構成した光学系装
置の別例に係る基本構成を示したものである。この光学
系装置では、１芯型ＴＥＣファイバ２０，ＧＲＩＮレン
ズ２２，外部磁界印加手段が不要な光学結晶スタック１
１′，及び２芯型ＴＥＣファイバ２１をこの順で配備
し、且つ光学結晶スタック１１′の光学面を光進行方向
に対して４度程度傾けて反射減衰量を確保し、３ポート
型の光サーキュレータとして動作するように構成してい
る。

【００４５】この光学系装置の場合も、図６で説明した
ものと同様に、光学面が分割された構造が光学結晶スタ
ック１１′の第２の複屈折結晶偏光分離素子２及び第３
の複屈折結晶偏光分離素子３における１つだけであり、
分割面（ルチル接合面）に光が衝突するような恐れが少
ないものとなっている。

【００４６】尚、図８（ａ）〜（ｄ）では、実施例１の
光サーキュレータの光学素子部における各光学素子の配
置を変えた場合を説明したが、図４（ａ）〜（ｄ）で説
明した実施例２の光サーキュレータの光学素子部におけ
る各光学素子の配置を同様に変えた構成、即ち、実施例
２の光サーキュレータの光学素子部における第２の複屈
折結晶偏光分離素子２並びに第３の複屈折結晶偏光分離
素子３と第４の複屈折結晶偏光分離素子４との配置を入
れ替え、第４の複屈折結晶偏光分離素子４と第５の複屈
折結晶偏光分離素子５との間に第２の複屈折結晶偏光分
離素子２並びに第３の複屈折結晶偏光分離素子３が配備
されるように構成することも可能であり、この場合にも
実施例１の光サーキュレータの場合と同等な性能が得ら
れる。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光サー
キュレータによれば、平行平板の複屈折結晶偏光分離素
子偏光分離素子としての複屈折結晶偏光分離素子、非相
反性偏光面回転子としての４５度ファラデー回転子、相
反性偏光面回転子としての波長板を少なくともそれぞれ
複数含む光学素子の組み合わせによって構成される構成
部材のうち、光進行方向に対して分割される構成部分を
複屈折としての第２の複屈折結晶偏光分離素子及び第３
の複屈折結晶偏光分離素子とし、この部分を偏光分離方
向が互いに反対となるように２つの複屈折結晶偏光分離
素子を一対で接合した構成とすることで最小限の１つに
しているので、薄い複屈折結晶偏光分離素子を適用でき
るようになり、各光学素子の作製が容易で光学特性の優
れた小型な構成として低価格に提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る光サーキュレータの基
本構成並びに簡易な機能を示した斜視図である。

【図２】図１に示す光サーキュレータの光学素子部にお
ける奇数番目の光入出射ポートから見た偏光状態として
偏光面並びに光の挙動を示したもので、（ａ）は各光学
素子における異常光線成分の偏光分離方向，波長板の光
軸（ｃ軸）方向，並びにファラデー回転の向きに関する
もの，（ｂ）は第１の光入出射ポートから第２の光入出
射ポートへ光が進行する場合の各光学素子における透過
前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に関
するもの，（ｃ）は第２の光入出射ポートから第３の光
入出射ポートへ光が進行する場合の各光学素子における
透過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態
に関するもの，（ｄ）は第３の光入出射ポートから第４
の光入出射ポートへ光が進行する場合の各光学素子にお
ける透過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光
状態に関するものである。

【図３】図１に示す光サーキュレータの光学素子部にお
ける奇数番目の光入出射ポート側から見た各偏光成分の
ビームシフトの様子を示したもので、（ａ）はその一例
に関するもの，（ｂ）はその他例に関するもの，（ｃ）
はその別例に関するものである。

【図４】図１に示す実施例１の光サーキュレータの光学
素子部における各光学素子の配置及び光学的条件を変え
た実施例２の光サーキュレータの光学素子部における奇
数番目の光入出射ポートから見た偏光状態として偏光面
並びに光の挙動を示したもので、（ａ）は各光学素子に
おける異常光線成分の偏光分離方向，波長板の光軸（ｃ
軸）方向，並びにファラデー回転の向きに関するもの，
（ｂ）は第１の光入出射ポートから第２の光入出射ポー
トへ光が進行する場合の各光学素子における透過前後の
偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に関するも
の，（ｃ）は第２の光入出射ポートから第３の光入出射
ポートへ光が進行する場合の各光学素子における透過前
後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に関す
るもの，（ｄ）は第３の光入出射ポートから第４の光入
出射ポートへ光が進行する場合の各光学素子における透
過前後の偏光成分の光学面内での位置並びに偏光状態に
関するものである。

【図５】図４に示す光サーキュレータを製品用に組み立
てた場合の光学素子部の各光学素子と各部品との配置構
成を示した側面図である。

【図６】図５に示す光サーキュレータの製品本体を用い
て構成した光学系装置の一例に係る基本構成を示したも
のである。

【図７】図５に示す光サーキュレータの製品本体を用い
て構成した光学系装置の他例に係る基本構成を示したも
のである。

【図８】図１に示す実施例１の光サーキュレータの光学
素子部における各光学素子の配置を変えた実施例３の光
サーキュレータの光学素子部における奇数番目の光入出
射ポートから見た偏光状態として偏光面並びに光の挙動
を示したもので、（ａ）は各光学素子における異常光線
成分の偏光分離方向，波長板の光軸（ｃ軸）方向，並び
にファラデー回転の向きに関するもの，（ｂ）は第１の
光入出射ポートから第２の光入出射ポートへ光が進行す
る場合の各光学素子における透過前後の偏光成分の光学
面内での位置並びに偏光状態に関するもの，（ｃ）は第
２の光入出射ポートから第３の光入出射ポートへ光が進
行する場合の各光学素子における透過前後の偏光成分の
光学面内での位置並びに偏光状態に関するもの，（ｄ）
は第３の光入出射ポートから第４の光入出射ポートへ光
が進行する場合の各光学素子における透過前後の偏光成
分の光学面内での位置並びに偏光状態に関するものであ
る。

【図９】図８に示す光サーキュレータを製品用に組み立
てた場合の光学素子部を用いて構成した光学系装置の別
例に係る基本構成を示したものである。

【符号の説明】

１〜６ 複屈折結晶偏光分離素子 ７，８ ４５度ファラデー回転子 ９，９′，１０，１０′ １／２波長板 １１，１１′ 光学結晶スタック １２ ＳｍＣｏ製マグネット １３，１６，１７ レンズ １５，２０ １芯型ＴＥＣファイバ １４，１８，１９，２１ ２芯型ＴＥＣファイバ ２２ ＧＲＩＮレンズ Ｐ１〜Ｐ４ 光入出射ポート

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光入出射ポートを持つと共に、そ
   れぞれ複数の複屈折結晶偏光分離素子，非相反性偏光面
   回転子，並びに相反性偏光面回転子を組み合わせて構成
   される光サーキュレータにおいて、前記複屈折結晶偏光
   分離素子として少なくとも６つのものと、前記非相反性
   偏光面回転子として少なくとも２つの４５度ファラデー
   回転子と、前記相反性偏光面回転子として少なくとも２
   つの波長板とを組み合わせて成る光学素子部を有するこ
   とを特徴とする光サーキュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光サーキュレータにおい
   て、前記光学素子部は、前記複数の光入出射ポートのう
   ちの１つから見て一方向とする光進行方向に対し、第１
   の複屈折結晶偏光分離素子と、第１の４５度ファラデー
   回転子と、第１の１／２波長板と、前記第１の複屈折結
   晶偏光分離素子で分離された偏光成分がそれぞれ別々に
   入出射すると共に、互いに偏光分離方向が反対になるよ
   うに一対で接合された第２の複屈折結晶偏光分離素子並
   びに第３の複屈折結晶偏光分離素子と、前記第２の複屈
   折結晶偏光分離素子並びに前記第３の複屈折結晶偏光分
   離素子と偏光分離方向が直交する第４の複屈折結晶偏光
   分離素子と、前記第４の複屈折結晶偏光分離素子と偏光
   分離方向が反対向きの第５の複屈折結晶偏光分離素子
   と、第２の４５度ファラデー回転子と、第２の１／２波
   長板と、第６の複屈折結晶偏光分離素子とをこの順で配
   備して成ることを特徴とする光サーキュレータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光サーキュレータにおい
   て、前記光学素子部は、前記複数の光入出射ポートのう
   ちの１つから見て一方向とする光進行方向に対し、第１
   の複屈折結晶偏光分離素子と、第１の１／２波長板と、
   第１の４５度ファラデー回転子と、前記第１の複屈折結
   晶偏光分離素子で分離された偏光成分がそれぞれ別々に
   入出射すると共に、互いに偏光分離方向が反対になるよ
   うに一対で接合された第２の複屈折結晶偏光分離素子並
   びに第３の複屈折結晶偏光分離素子と、前記第２の複屈
   折結晶偏光分離素子並びに前記第３の複屈折結晶偏光分
   離素子と偏光分離方向が直交する第４の複屈折結晶偏光
   分離素子と、前記第４の複屈折結晶偏光分離素子と偏光
   分離方向が反対向きの第５の複屈折結晶偏光分離素子
   と、第２の１／２波長板と、第２の４５度ファラデー回
   転子と、第６の複屈折結晶偏光分離素子とをこの順で配
   備して成ることを特徴とする光サーキュレータ。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の光サーキュレータ
   において、前記光学素子部は、前記第２の複屈折結晶偏
   光分離素子並びに前記第３の複屈折結晶偏光分離素子の
   配置順を前記第４の複屈折結晶偏光分離素子と前記第５
   の複屈折結晶偏光分離素子との間に入れ替えて配備して
   成ることを特徴とする光サーキュレータ。
5. 【請求項５】 請求項２〜４の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１乃至第６の複屈折結晶
   偏光分離素子と、前記第１の４５度ファラデー回転子及
   び前記第２の４５度ファラデー回転子と、前記第１の１
   ／２波長板及び前記第２の１／２波長板とは、何れも平
   行平板から成り、更に、前記第１の複屈折結晶偏光分離
   素子及び前記第６の複屈折結晶偏光分離素子の厚さ、前
   記第２の複屈折結晶偏光分離素子及び前記第３の複屈折
   結晶偏光分離素子の厚さ、並びに前記第４の複屈折結晶
   偏光分離素子及び前記第５の複屈折結晶偏光分離素子の
   厚さはそれぞれほぼ同じであり、且つ該第１の複屈折結
   晶偏光分離素子又は該第６の複屈折結晶偏光分離素子の
   厚さと該第２の複屈折結晶偏光分離素子又は該第３の複
   屈折結晶偏光分離素子の厚さとの比がほぼ１：２×ｓｉ
   ｎθ（但し、θを０度＜θ＜９０度とする）であり、該
   第２の複屈折結晶偏光分離素子又は該第３の複屈折結晶
   偏光分離素子の厚さと該第４の複屈折結晶偏光分離素子
   又は該第５の複屈折結晶偏光分離素子の厚さとの比がほ
   ぼ１：２であることを特徴とする光サーキュレータ。
6. 【請求項６】 請求項２〜５の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１の４５度ファラデー回
   転子及び前記第２の４５度ファラデー回転子のファラデ
   ー回転方向が互いに同じ向きであり、前記第１の複屈折
   結晶偏光分離素子及び前記第６の複屈折結晶偏光分離素
   子の偏光分離方向が約２θ（但し、θを０度＜θ＜９０
   度とする）異なる向きであり、前記第１の複屈折結晶偏
   光分離素子及び前記第２の複屈折結晶偏光分離素子又は
   前記第３の複屈折結晶偏光分離素子の偏光分離方向が約
   （９０−θ）度異なる向きであり、前記第２の複屈折結
   晶偏光分離素子又は前記第３の複屈折結晶偏光分離素子
   及び前記第４の複屈折結晶偏光分離素子の偏光分離方向
   が約９０度異なる向きであり、前記第４の複屈折結晶偏
   光分離素子及び前記第５の複屈折結晶偏光分離素子の偏
   光分離方向が約１８０度異なる向きであることを特徴と
   する光サーキュレータ。
7. 【請求項７】 請求項２〜６の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１の１／２波長板及び前
   記第２の１／２波長板は、光軸（ｃ軸）の角度が互いに
   （θ±２２．５×ｎ：但し、ｎを整数とする）度である
   ことを特徴とする光サーキュレータ。
8. 【請求項８】 請求項２〜７の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記第１の４５度ファラデー回
   転子及び前記第２の４５度ファラデー回転子は、角型ヒ
   ステリシスカーブを持つ硬磁性ガーネットから成ること
   を特徴とする光サーキュレータ。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れか一つに記載の光サ
   ーキュレータにおいて、前記光学素子部における前記複
   数の光入出射ポートに光学的レンズと光ファイバとを配
   備したことを特徴とする光サーキュレータ。